TWI644567B - 包括列－週期補償器的成像系統及相關方法 - Google Patents

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Abstract

成像系統包括影像感測器和列-週期補償器。影像感測器包括感光像素陣列和電子電路，而電子電路是用於控制感光像素陣列並用於讀取來自感光像素陣列的積累電荷。電子電路至少部分地由正電源軌和負電源軌供電。列-週期補償器是用於在影像感測器的列-週期的至少部分的期間，補償由電子電路牽引的電流的變化，且列-週期補償器電耦接在正電源軌和負電源軌之間。用於補償由影像感測器的電子電路牽引的電流的變化的方法，包括控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小，以補償由影像感測器的電子電路牽引的電流的變化。

Description

包括列-週期補償器的成像系統及相關方法
本公開涉及影像感測器領域，尤其涉及一種包括列-週期補償器的成像系統和相關聯的方法。
影像感測器包括感光像素陣列，以回應於入射光而積累電荷。現代的影像感測器包括大量的感光像素(例如數百萬的感光像素)，以實現高成像解析度。這些影像感測器還典型地包括廣泛的電子電路以控制感光像素並從感光像素讀出積累的電荷。例如，對於這些感光像素的每個行向，一些影像感測器包括對應的讀出電路，其中讀出電路(1)從感光像素對應的行向讀出電荷作為電信號，以及(2)數位化電信號以生成像素影像資料。每個讀出電路例如包括運算放大器(operational amplifier,op-amp)，配置為用於數位化電信號的比較器。
由電子電路牽引的電流的大小可以隨時間顯著地變化。例如，由讀出電路中的運算放大器(op-amp)牽引的電流的大小可以在影像感測器的列-週期上顯著地變化，其中列-週期是指從像素陣列中特定列向的像素讀出像素影像資料的一段時間。儘管由任一個特定的電子部件牽引的電流的大小的變化可能很小，但是由電子電路的所有電子部件牽引的電流的集體變化可以是相對很大。此牽引的電流的大小的變化可以引起成像系統電源軌的失真。
例如，圖1示出現有技術的影像感測器100，包括感光像素104的陣列102以及關聯的電子電路106。為促進說明的清楚，圖1中不標注所有的感光像素104。電子電路106是由正電源軌108和負電源軌110供電，以控制感光像素104並從其讀取像素影像資料。正電源軌108具有寄生阻抗112，且負電源軌110具有寄生阻抗114。每個寄生阻抗112、114的具有電阻分量和電感分量。儘管為了說明的方便寄生阻抗112、114被示出為集總元件(lumped element)，寄生阻抗112、114實際是沿其各自的電源軌而分佈。
正電源軌108和負電源軌110是由具有電壓Vin的電源116供電。跨接正電源軌108和負電源軌110的電壓在電子電路106處被設計為電壓Ve。由於寄生阻抗112、114的存在，在電子電路106處的電壓Ve可以不同於在電源116處的電壓Vin。電子電路106從電源116牽引電流Ie。
由於電子電路106的操作條件的變化，電流Ie可能變化。電流Ie的變化將引起電壓發展出寄生阻抗112、114，因此使電壓Ve失真。例如，由於電流Ie的變化產生的寄生阻抗112兩端的電壓V112被定義如下，其中△Ie是電流Ie的變化、△T是電流Ie的變化率、R112是寄生阻抗112的電阻分量，L112是寄生阻抗112的電感分量：V112=(△Ie)(R112)+(△Ie)(L112)/(△T) 等式1
同樣地，由於電流Ie的變化產生的寄生阻抗114兩端的電壓V114被定義如下，其中R114是寄生阻抗114的電阻分量，L114是寄生阻抗114的電感分量：V114=(△Ie)(R114)+(△Ie)(L114)/(△T) 等式2
由於電流Ie的變化產生的電壓Ve的失真△Ve被定義如下：△Ve=(△Ie)(R112+R114)+(△Ie)(L112+L114)/(△T) 等式3
因此，電壓Ve的失真包括與電流Ie的變化大小成正比的分量，且電壓Ve的失真包括與電流Ie的變化率成反比的分量。
電子電路106常常包括電子部件，例如對電壓Ve的變化敏感的類比電子部件(如運算放大器op-amp)。因此，電壓Ve的失真可以引起影像感測器100的不正確操作。例如，電壓Ve的失真可以在由影像感測器100生成的像素影像資料中造成橫帶(Horizontal-Banding,H-banding)偽影。相應地，期望將電壓Ve的失真最小化。
一種用於最小化電壓Ve的失真的傳統技術是，在電子電路106中包括箝位電路(clamping circuit)以限制電流Ie的變化。然而，此技術需要增加部件至影像感測器100，因此增加影像感測器的費用、複雜性和尺寸。另一種用於最小化電壓Ve的失真的傳統技術是，最小化寄生阻抗112、114。然而，此技術需要增大正電源軌108和負電源軌110的橫截面積，和/或增大電源軌的導 電性，由於費用、空間和/或製造工藝的限制，其可能是不被期望或不可行的。
在實施例中，成像系統包括影像感測器和列-週期補償器。影像感測器包括感光像素陣列和電子電路，而電子電路是用於控制感光像素陣列並用於從其讀取積累電荷。電子電路至少部分地由正電源軌和負電源軌供電。列-週期補償器是用於在影像感測器的列-週期的期間，補償由電子電路牽引的電流的變化，且列-週期補償器是電耦接在正電源軌和負電源軌之間。
在實施例中，用於補償由影像感測器的電子電路(電耦接至正電源軌和負電源軌)牽引的電流的變化的方法包括：控制由電耦接在正電源軌與負電源軌之間的列-週期補償器牽引的補償電流的大小，以在影像感測器的列-週期的期間，補償由影像感測器的電子電路牽引的電流的變化。
100‧‧‧影像感測器
102‧‧‧陣列
104‧‧‧感光像素
106‧‧‧電子電路
108‧‧‧正電源軌
110‧‧‧負電源軌
112、114‧‧‧寄生阻抗
200‧‧‧成像系統
202‧‧‧補償器
204‧‧‧影像感測器
206‧‧‧正電源軌
208‧‧‧負電源軌
210‧‧‧電源
212‧‧‧陣列
214‧‧‧感光像素
216‧‧‧電子電路
218‧‧‧控制電路
220‧‧‧讀出電路
222‧‧‧電信號
224‧‧‧數位像素影像資料
226‧‧‧電流源
228‧‧‧控制器
230‧‧‧採樣電路
232、234‧‧‧寄生阻抗
400‧‧‧補償器
402‧‧‧放大器
404、406、408‧‧‧電容器
410、412、414、416‧‧‧切換裝置
418‧‧‧電晶體
420‧‧‧電流源
422‧‧‧電阻裝置
424‧‧‧切換控制器
700‧‧‧方法
702、704‧‧‧步驟
Vin、Ve、Vref、VN1、VN2、VN3‧‧‧電壓
Ie、Ic、It‧‧‧電流
R112、R114‧‧‧電阻分量
R422‧‧‧電阻
L112、L114‧‧‧電感分量
R‧‧‧列向
C‧‧‧行向、閉路
O‧‧‧開路
T‧‧‧列-週期
Tsample‧‧‧採樣週期
Tcomp‧‧‧時間段
t0、t1、t2、t3、t4、t5‧‧‧時刻
N0、N1、N2、N3‧‧‧節點
圖1示出現有技術的影像感測器。
圖2示出根據一個實施例的包括列-週期補償器的成像系統。
圖3示出圖2的列-週期補償器補償由圖2的成像系統中的電子電路牽引的電流的變化的情景。
圖4示出圖2的列-週期補償器的一個可能的實施例。
圖5示出在列-週期的期間，圖4的列-週期補償器的操作的一個示例。
圖6示出圖4的列-週期補償器的閉環回饋路徑(closed-loop feedback path)。
圖7示出根據一個實施例的用於補償由影像感測器的電子電路牽引的電流的變化的方法。
申請人已經開發列-週期補償器，其通過在影像感測器的列-週期的至少部分的期間補償由影像感測器的電子電路牽引的電流的變化，有利地最小化或甚至基本上消除成像系統電源軌中的電壓失真。有利地，列-週期補償器不需要增加部件至影像感測器的控制電路或讀出電路，因此促進影像感測器設計的低成本和容易性。此外，列-週期補償器不需要降低電源軌的寄生阻抗，因此進一步促進影像感測器設計的低成本和容易性，以及影像感測器製造的容易 性。
圖2示出的成像系統200包括列-週期補償器202、影像感測器204、正電源軌206和負電源軌208。為簡潔，列-週期補償器202有時在此被稱作“補償器202”。正電源軌206和負電源軌208共同地由具有電壓Vin的電源210供電。儘管電源210被示出為成像系統200的部分，在不脫離其範圍的情況下，電源210可以可選地在成像系統200的外部。
影像感測器204包括感光像素214的陣列212、補償器202和電子電路216。感光像素214被作為多個列向R和行向C佈置於陣列212中。每個感光像素214回應於入射其上的光而積累電荷。在一些實施例中，彩色濾光片陣列(未示出)(例如具有紅色、綠色和藍色濾光片的貝爾模式的彩色濾光片陣列)，被配置為和感光像素214光通信，以使能通過陣列212而彩色成像。感光像素214、列向R和行向C的僅僅一些示例被標注於圖2，以促進說明的清楚。
電子電路216包括控制電路218和讀出電路220。通信地耦接至陣列212的控制電路218控制感光像素214的電荷積累和陣列212的讀出。例如，在一些實施例中，控制電路218能夠控制陣列212以全域快門(global shutter)或滾動快門(rolling shutter)影像資料獲取模式進行操作。全域快門影像資料獲取模式的特徵為控制電路218引起陣列212中的所有感光像素214回應於入射光而同時積累電荷，隨後，在下一個電荷積累的迴圈前讀出所有像素。相反，滾動快門影像資料獲取模式的特徵為控制電路218引起陣列212中的感光像素214以列向順序讀出和對於列向的交錯電荷積累。在全域快門圖像資料獲取模式和滾動快門圖像資料獲取模式中，都以逐列的方式讀出像素陣列212。
讀出電路220還通信地耦接至陣列212。讀出電路220以電信號222的形式從陣列212的感光像素214讀取積累的電荷。讀出電路220還數位化電信號222以生成數位像素影像資料224。數位像素影像資料224例如被外部影像資料處理系統(未示出)處理、顯示在顯示裝置(未示出)上，和/或儲存在儲存裝置(未示出)中而用於隨後的使用。
電子電路216至少部分地由正電源軌206和負電源軌208供電。補償器202是電耦接在正電源軌206與負電源軌208之間，且補償器202被理想地佈置於電子電路216附近以最小化補償器202與電子電路216之間的阻抗。例如，在一些實施例中，電子電路216和補償器202被共封裝至共用積體電路 封裝中，以最小化此兩個部件之間的阻抗。儘管補償器202被實施在成像系統200的影像感測器204中以最小化補償器202與電子電路216之間的阻抗，但是在不脫離其範圍的情況下，補償器202亦可選地在影像感測器204的外部。
在影像感測器204的每個列-週期的至少部分的期間，補償器202補償電流Ie的大小的變化。補償器202包括電流源226、控制器228和採樣電路230。電流源226是電耦接在正電源軌206與負電源軌208之間，並牽引補償電流Ic。在某些實施例中，在一些操作條件下，補償電流Ic可以具有與圖2中示出的相反的方向。採樣電路230在電子電路216處對跨接正電源軌206和負電源軌208的電壓Ve進行採樣，以建立參考電壓Vref。在一些實施例中，採樣電路230在影像感測器204的每個列-週期的期間對電壓Ve進行採樣，以在每個列-週期建立參考電壓Vref的新值。採樣電路230和控制器228各自具有高輸入阻抗，使得其實質地不從正電源軌206和負電源軌208牽引電流。通過控制電流源226根據需要調整由補償器202牽引的補償電流Ic的大小以最小化電壓Vref與電壓Ve之間的差值，控制器228在影像感測器204的每個列-週期的至少部分的期間補償電流Ie的大小的變化，因此防止由電壓Ve的大小變化導致的電流Ie的變化。
例如，圖3示出在列-週期T的期間，補償器202補償由電子電路216牽引的電流Ie的變化的情景。在時刻t0與時刻t1之間，由電子電路216牽引的電流Ie是1.0安培、由補償器202牽引的補償電流Ic是0.20安培且由電子電路216和補償器202牽引的總電流It是1.20安培。然而，在時刻t1，電流Ie下降至0.9安培，引起電壓Ve的大小開始增大。控制器228檢測電壓Ve中的此增大的開始，且作為回應，控制器228控制電流源226將補償電流Ic從0.20安培增大至0.30安培，因此補償電流Ie的下降並使得總電流It保持在1.20安培，除了在時刻t1的輕微的、短暫的減小。
在時刻t2，電流Ie上升至1.1安培，引起電壓Ve的大小開始減小。控制器228檢測電壓Ve中的此減小的開始，且作為回應，控制器228控制電流源226將補償電流Ic從0.30安培減小至0.10安培，因此補償電流Ie的增大，且使得總電流It保持在1.20安培，除了在時刻t2的輕微的、短暫的增大。
在列-週期的至少部分的期間，補償器202保持總電流It的大小基本上不變的事實阻止正電源軌206中的寄生阻抗232的兩端和負電源軌208 中的寄生阻抗234的兩端的顯著的電壓變化，因此防止電壓Ve的變化，除了在時刻t1和t2的輕微的變化。相應地，情景300中，補償器202極大地消除電壓Ve中的失真。
補償器200能夠被修改，使得採樣電路230檢測由電子電路216牽引的電流Ie的變化，而不是檢測電壓Ve的變化。例如，採樣電路230能夠被修改為包括電流感測電阻(current sensing resistor)或霍爾效應感測器(hall-effect sensor)以建立參考電流，且控制器228能夠被修改為控制電流源226以最小化參考電流與電流Ie之間的差值，從而在每個列-週期的期間回應於電流Ie的變化以最小化總電流It的變化。
圖4示出為圖2的補償器202的一個可能的實施例的補償器400。補償器400包括放大器402、第一電容器404、第二電容器406、第三電容器408、第一切換裝置410、第二切換裝置412、第三切換裝置414、第四切換裝置416、電晶體418、初始化電流源420、電阻裝置422和切換控制器424。在此文件的上下文中，切換裝置是能夠在導通狀態與非導通狀態之間切換的裝置。當切換裝置是閉路(closed)時，切換裝置在其導通狀態下操作，當切換裝置是開路(opened)時，切換裝置在其非導通狀態下操作。切換裝置的示例包括，但不限於，場效電晶體(EFT)和雙極性接面電晶體(BJT)。
第一切換裝置410和第一電容器404是串聯地電耦接在正電源軌206與負電源軌208之間，且放大器402的反相輸入是電耦接至第一電容器404和第一切換裝置410被連結的節點N0。放大器402的非反相輸入是電耦接至正電源軌206，且放大器402的輸出是電耦接至節點N1。第二電容器406是電耦接在節點N1與節點N2之間，且第三電容器408是電耦接在節點N2與負電源軌208之間。電晶體418的閘極(G)是電耦接至節點N2，且電晶體418的通道(channel)是電耦接在節點N3和負電源軌208之間。第二切換裝置412是電耦接在節點N2與節點N3之間。初始化電流源420和第三切換裝置414是串聯地電耦接在正電源軌206與節點N3之間，且第四切換裝置416和電阻裝置422是串聯地電耦接在正電源軌206與節點N3之間。
圖5示出在列-週期T的期間，補償器400的操作的一個示例。在下述討論中，最好一同查看圖4和圖5。關於切換裝置410、412、414、416的狀態，圖5中的標記“C”的意思是切換裝置是閉路的，且圖5中的標記“O” 的意思是切換裝置是開路的。
在表示列-週期T的開始的時刻t0，切換控制器424使得第一切換裝置410、第二切換裝置412和第三切換裝置414從其非導通狀態切換至其導通狀態。在時刻t0，切換控制器424還使得第四切換裝置416從其導通狀態切換至其非導通狀態。在時刻t0與時刻t1之間的採樣週期Tsample的期間，第一切換裝置410和第一電容器404充當採樣電路。具體地，第一電容器404是經由第一切換裝置410電耦接至正電源軌206，使得第一電容器404兩端的參考電壓Vref被充電至電壓Ve。然後，在時刻t1，切換控制器424使得第一切換裝置410從其導通狀態變化至其非導通狀態。
在時刻t0與時刻t2之間，通過經由第二切換裝置412耦接節點N2至節點N3，設置節點N2處的控制電壓VN2。在此時間段的期間，第三電容器408經由初始化電流源420被充電至節點N3處的電壓VN3，其中電壓VN3等於電晶體418的通道兩端的電壓。在時刻t2，電壓VN3被設置以實現通過電阻裝置422的期望的補償電流Ic，如下所討論。在時刻t0與時刻t2之間，通過調整經過初始化電流源420的電流的大小，可以調整時刻t2的電壓VN3。
在時刻t2，切換控制器424使得第二切換裝置412和第三切換裝置414從其導通狀態切換至其非導通狀態，且在時刻t2，切換控制器424引起第四切換裝置416從其非導通狀態切換至其導通狀態。在時刻t2，補償器400準備補償電流Ie的變化。當第四切換裝置416在其導通狀態中操作時，電阻裝置422和電晶體418共同地充當電流源226(圖2)。相應地，穿過補償器400的補償電流Ic定義如下，其中R422是當第四切換裝置416在其導通狀態中操作時的電阻裝置422的電阻：Ic=(Ve-VN3)/R422 等式4
時刻t2的電壓VN3必須足夠小，使得穿過電阻裝置422的補償電流Ic的大小足夠大，以補償電流Ie的預期的增大。例如，假設在列-週期T的期間，電流Ie被預期增大了高達0.1安培。時刻t2的電壓VN3必須足夠小，使得時刻t2的補償電流Ic至少是0.1安培，以允許補償器400補償電流Ie中高達0.1安培的增大。
在時間段Tcomp的期間，通過自動調整補償電流Ic的大小，補償 器400調節電壓Ve，使得電壓Ve保持基本上不變。圖6示出在時間段Tcomp的期間，由補償器400示出的負閉環回饋路徑602，以調節電壓Ve。在一些實施例中，時間段Tcomp對應列-週期T的部分，其中電子電路216對電壓Ve的變化敏感。
圖5示出電流Ie的大小的變化和補償器400為了補償電流Ie的變化的對應操作的兩個示例。特別地，在時刻t3，電流Ie減小了0.1安培，引起電壓Ve開始增大。放大器402放大電壓Ve和電壓Vref之間的差值，使得由於電壓Ve的增大，節點N1處的電壓VN1增大。第二電容器406將電壓VN1的增大耦接至節點N2，使得控制電壓VN2也增大。電壓VN2的增大造成電晶體418的通道電阻減小，因此使得補償電流Ic增大，以補償電流Ie的減小。因此，放大器402驅動電晶體418最小化電壓Ve與電壓Vref之間的差值。
在時刻t4，電流Ie增大了0.25安培，使得電壓Ve開始減小。放大器402放大電壓Ve與電壓Vref之間的差值，因此造成電壓VN1和電壓VN2減小。電壓VN2的減小造成電晶體418的通道電阻增大，因此使得補償電流Ic減小，以補償電流Ie的增大。
相應地，在時間段Tcomp的期間，補償器400補償電流Ie的變化，使得在此時間段期間，總電流It和電壓Ve保持基本上不變，除了在時刻t3和時刻t4這些值的小變化。在時刻t5，對於下一列-週期T，切換控制器424控制切換裝置410、412、414、416重複上述討論的切換步驟。
在不脫離其範圍的情況下，電晶體418能夠被替換為不同類型的電晶體。例如，在適當改變驅動電晶體的電路下，電晶體418能夠被替換為雙極性接面電晶體或不同類型的場效電晶體。此外，第三切換裝置414和初始化電流源420的位置能夠被交換。而且，第四切換裝置416和電阻裝置422的位置能夠被交換。此外，若在沒有電阻裝置422的情況下，電晶體418能夠控制補償電流Ic的大小，則電阻裝置422可以被省略。
圖7示出方法700以用於補償由影像感測器的電子電路(電耦接至正電源軌和負電源軌)牽引的電流的改變。在步驟702中，跨接正電源軌和負電源軌的電壓被採樣以建立參考電壓。在步驟702的一個示例中，通過經由第一切換裝置410充電第一電容器404，對跨接正電源軌206和負電源軌208的電壓Ve進行採樣以建立電壓參考Vref(見圖4)。在步驟704中，根據參考電壓 與跨接正電源軌和負電源軌的電壓之間的差值，控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小。在步驟704的一個示例中，放大器402放大電壓Ve與參考電壓Vref之間的差值，而經由第二電容器406和第三電容器408驅動電晶體418，以改變經過電阻裝置422和電晶體418的補償電流Ic的大小。方法700例如是在影像感測器的每個列-週期的期間被重複。
在方法700的可選實施例中，在步驟702中，由電子電路牽引的電流的大小被採樣以建立參考電流。在此可選的實施例中，在步驟704中，根據參考電流和由電子電路牽引的電流之間的差值，控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小。
特徵的組合
在不脫離其範圍的情況下，上述的和下面所請求的特徵可以以各種方式進行組合。以下示例僅示出一些可能的組合：
(A1)成像系統可以包括影像感測器和列-週期補償器。影像感測器可以包括感光像素陣列和電子電路，電子電路是用於控制感光像素陣列並用於讀取來自感光像素陣列的積累電荷。電子電路可以至少部分地由正電源軌和負電源軌供電。列-週期補償器可以用於在影像感測器的列-週期的至少部分的期間，補償由電子電路牽引的電流中的變化，且列-週期補償器可以是電耦接在正電源軌與負電源軌之間。
(A2)在如(A1)表示的成像系統中，列-週期補償器可以包括(1)電流源，電耦接在正電源軌和負電源軌之間，(2)採樣電路，用於對跨接正電源軌和負電源軌的電壓進行採樣以建立參考電壓，以及(3)控制器，用於至少部分基於參考電壓與跨接正負電源軌和負電源軌的電壓之間的差值，控制流過電流源的補償電路的大小。
(A3)在如(A2)表示的成像系統中：(1)電流源可以包括電阻裝置，電阻裝置是和電晶體串聯地電耦接，(2)採樣電路可以包括第一電容器和第一切換裝置，第一電容器和第一切換裝置是串聯地電耦接在正電源軌與負電源軌之間，參考電壓是第一電容器兩端的電壓，以及(3)控制器可以包括放大器，放大器用於根據參考電壓與跨接正負電源軌和負電源軌的電壓之間的差值，驅動電晶體。
(A4)在如(A3)表示的成像系統中，控制器可以被配置為驅 動電晶體以最小化參考電壓與跨接正電源軌和負電源軌的電壓之間的差值。
(A5)在如(A1)表示的成像系統中，列-週期補償器可以包括(1)電流源，電耦接在正負電源軌與負電源軌之間，(2)採樣電路，用於對由電子電路牽引的電流進行採樣以建立參考電流，以及(3)控制器，用於至少部分基於參考電流與由電子電路牽引的電流之間的差值，控制流過電流源的補償電流的大小。
(A6)在如(A1)到(A5)表示的成像系統的任一個中，控制器可以被配置為控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小，使得回應於由電子電路牽引的電流的變化，跨接正負電源軌和負電源軌的電壓不發生變化。
(A7)在如(A1)到(A6)表示的成像系統的任一個中，控制器可以被配置為控制列-週期補償器，使得回應於由電子電路牽引的電流的變化，由列-週期補償器牽引的補償電流和由電子電路牽引的電流的總和相同的總電流不發生變化。
(A8)在如(A1)到(A7)表示的成像系統的任一個中，列-週期補償器可以是影像感測器的部分。
(A9)在如(A1)到(A8)表示的成像系統的任一個中，列-週期補償器和電子電路可以被共封裝至共用積體電路中。
(B1)用於補償由影像感測器的電子電路(電耦接至正負電源和負電源軌)牽引的電流的變化的方法，可以包括在影像感測器的列-週期的至少部分的期間，控制由電氣地耦接至正和負電源軌之間的列-週期補償器牽引的補償電流的大小，以補償由影像感測器的電子電路牽引的電流中的變化。
(B2)如(B1)表示的方法可以進一步包括(1)對跨接正電源軌和負電源軌的電壓進行採樣以建立參考電壓，以及(2)根據參考電壓與跨接正負電源軌和負電源軌的電壓之間的差值，控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小。
(B3)在如(B2)表示的方法中，控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小的步驟可以包括(1)對參考電壓與跨接正電源軌和負電源軌的電壓之間的差值進行放大以生成控制電壓，以及(2)根據控制電壓控制電晶體的操作，此電晶體是在正電源軌與負電源軌之間和電阻裝置串聯地電耦接。
(B4)如(B2)、或(B3)、或(B2)和(B3)表示的方法可以 進一步包括，對於影像感測器的每個列-週期，重複下列步驟：對跨接正電源軌和負電源軌的電壓進行採樣以及控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小。
(B5)如(B2)到(B4)表示的方法的任一個可以進一步包括，控制由列-週期補償器牽引的補償電流的大小，以最小化參考電壓與跨接正電源軌和負電源軌的電壓之間的差值。
(B6)如(B3)到(B5)表示的方法的任一個可以進一步包括，在補償週期的開始，設置由列-週期補償器牽引的補償電流的初始大小。
(B7)在如(B6)表示的方法中，設置補償電流的初始大小的步驟包括，在補償週期的開始，設置控制電壓的初始值。
在不脫離其範圍的情況下，可以對上述系統和方法做出改變。例如，儘管在影像感測器的上下文中討論了列-週期補償器，列-週期補償器能夠被修改為其他電子裝置用於使用。因此，應該注意的是，在上述描述中包含的或在附圖中示出的方式，應該被理解為說明性的且不具有限制意義。所附權利要求旨在覆蓋在此描述的所有通用和特定特徵，以及本方法和本系統的範圍的在語言上的所有聲明應被認為落入其間。

Claims (14)

  1. 一種成像系統，包括：一影像感測器，包括：一感光像素陣列，以及一電子電路，用於控制該感光像素陣列並用於讀取來自該感光像素陣列的積累電荷，該電子電路至少部分地由一正電源軌和一負電源軌供電；以及一列-週期補償器，用於在該影像感測器的列-週期的至少部分的期間，補償由該電子電路牽引的電流的變化，該列-週期補償器是電耦接在該正電源軌與該負電源軌之間並包含：一電流源，電耦接在該正電源軌與該負電源軌之間；一採樣電路，用於對跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓進行採樣，以建立一參考電壓；以及一控制器，用於至少部分基於該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值，控制流過該電流源的補償電流的大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中：該電流源包括一電阻裝置，該電阻裝置是和一電晶體串聯地電耦接；該採樣電路包括一第一電容器和一第一切換裝置，該第一電容器和該第一切換裝置是串聯地電耦接在該正電源軌和該負電源軌之間，該參考電壓是該第一電容器兩端的電壓；以及該控制器包括一放大器，該放大器是用於根據該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值，驅動該電晶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之成像系統，該控制器是用於驅動該電晶體以最小化該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，該控制器是用於控制由該列-週期補償器牽引的補償電流的大小，使得回應於由該電子電路牽引的電流的變化，跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓不發生變化。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，該控制器是用於控制該列-週期補償器，使得回應於由該電子電路牽引的電流的變化，由該列-週期補償器牽引的補償電流和由該電子電路牽引的電流的總和相同的的總電流不發生變化。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，該列-週期補償器是該影像感測器的部分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，該列-週期補償器和該電子電路被共封裝至共用積體電路中。
  8. 一種補償方法，用於補償由一影像感測器的一電子電路牽引的電流的變化，該電子電路是電耦接至一正電源軌和一負電源軌，該補償方法包括：控制由電耦接在該正電源軌與該負電源軌之間的一列-週期補償器牽引的補償電流的大小，以在該影像感測器的一列-週期的至少部分的期間，補償由該影像感測器的該電子電路牽引的電流的變化；對跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓進行採樣，以建立一參考電壓；以及根據該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值，控制由該列-週期補償器牽引的補償電流的大小。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之補償方法，控制由該列-週期補償器牽引的補償電流的大小的步驟包括：對該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值進行放大，以生成一控制電壓；以及根據該控制電壓控制一電晶體的操作，該電晶體是在該正電源軌與該負電源軌之間和一電阻裝置串聯地電耦接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之補償方法，還包括：在一補償週期的開始，設置由該列-週期補償器牽引的補償電流的初始大小。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之補償方法，設置由該列-週期補償器牽引的補償電流的初始大小的步驟包括：在該補償週期的開始，設置該控制電壓的初始值。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之補償方法，還包括：於該影像感測器的各該列-週期，重複下列步驟：對跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓進行採樣以及控制由該列-週期補償器牽引的補償電流的大小。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之補償方法，還包括：控制由該列-週期補償器牽引的補償電流的大小，以最小化該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值。
  14. 一種成像系統，包括：一影像感測器，包括：一感光像素陣列，以及一電子電路，用於控制該感光像素陣列並用於讀取來自該感光像素陣列的積累電荷，該電子電路至少部分地由一正電源軌和一負電源軌供電；以及一列-週期補償器，用於在該影像感測器的列-週期的至少部分的期間，補償由該電子電路牽引的電流的變化，該列-週期補償器是電耦接在該正電源軌與該負電源軌之間並包含：一電流源，電耦接在該正電源軌與該負電源軌之間；一採樣電路，用於對由該電子電路牽引的電流進行採樣，以建立一參考電流；以及一控制器，用於至少部分基於該參考電壓與跨接該正電源軌和該負電源軌的電壓之間的差值，控制流過該電流源的補償電流的大小。
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